硼酸用量对电感炉衬的缓冲层的影响

   提要：本人对0.5吨中频电感炉影响炉衬使用寿命的重要因素进行探索，两年生产实践中，证明影响炉衬使用寿命重要因素，是炉衬缓冲冲层的厚度。而影响缓冲层厚度的因素是硼酸加入量多少。生产前期硼酸加入为3.0%，逐步改为1.1%--1.3%并提高石英粉（270目）用量，从15%增加25--30%。在保温层不变的条件下，使缓冲层稳定在20--25毫米之间。炉衬使用寿命（炼A3钢10--12炉次增加30炉次含补炉，熔炼QT450-10由30炉次增加到60--100炉次）明显提高降低了成本，创造了很好的经济效益。
一缓冲层的作用
   共所周知，电感炉炉衬结构有三层：1.烧结层；2.半烧结层；3缓冲层。人们往往忽略缓冲层的作用，只重视烧结层的做用，往往事与愿违。
   缓冲层呈粉状存在炉衬的半烧结层外围，如同弹簧垫，桥梁的膨涨结一样，起着缓解应力，更主要是热涨冷缩而产生的应力。烧结层和半烧结层一但产生应力裂纹，铁水就会渗漏。这时缓冲层，由于是粉状充填裂纹起到弥和作用阻挡铁水的渗漏，安全生产有了保障，炉衬的使用寿命得到了提高。

二.硼酸的加入量对缓冲层的影响
  首先了解一下硼酸的作用，硼酸在电感炉炉衬中起着釉化作用，它是砂料胶结剂连接砂粒间的纽带，是形成烧结层半烧结的主要原素。它的化学分子式：H3BO3，它在310摄适度时分解为硼酐如：
           171℃          310℃
     2H3BO3-----2H2O+2HBO2----3H2O+B2O3
   在Sio2--B2O3系统内，573度以下就出现液态相，形成液态相填充到耐火材料颗粒之间，或覆盖在耐火材料颗粒的表面，使耐火材料超过临界温度时出现软化趋势，并产生各种高温缺陷。过多的加入硼酸，使坩埚（炉衬）烧结层半烧结层加厚，粉状缓冲层减薄甚至消失，其结果是炉衬因冷却收缩而产生的裂纹在整个炉壁延伸开来，降低了炉衬的使用寿命。（1）
   在熔炼了高温金属熔液时炉衬靠自身的烧结和化学变化，不是靠硼酸的作用，硼酸用量大只会减薄缓冲层。半烧结层增厚，当然保温层过厚也会使半烧结层增厚，缓冲层减薄，所以不要一味追求保温层的厚度。如：
   某厂30吨坩埚式电感炉不用保温层时，缓冲层厚度在65毫米以上，占炉衬的34%左右。当选用10毫米保温层时，缓冲层降低至20毫米左右。（2）
   铁西分厂0.5吨中频炉，保温层在3毫米（石棉布一层）在保温层不变的条件下缓冲层随硼酸的加入量的变化而变化。
   生产前期，硼酸加入量为2.5--3.0%保温层为3毫米其结果如下：
   当硼酸加入2.5--3.0%炉衬烧结无层次，根本就是一体，炉衬裂纹增大，有一次熔炼五炉时，炉衬下部出现渗漏而终止熔炼。拆炉发现在感应圈第4--5匝之间有一个黄豆粒大的铁豆，保温层内有约25平方毫米片状铁块，炉衬侵蚀30毫米左右。炉衬全部烧成块状，坚如石头状无缓冲层。
   在不改变保温层的前题下，我对炉衬中的硼酸加入量进行了调整，经反复实践，认定硼酸加入为1.1-1.3%，缓冲层可稳定在20--25毫米之间。开始调整硼酸加入1.8%其结果也不理想，最多熔30几炉次
少则10几炉次（熔炼A3钢），但是拆炉发现缓冲层有所增厚，在10毫米左右。经分析认定硼酸加入还是多，将硼酸由原来1.8%降至1.5%，使原来熔30炉次提高60路次，炉衬寿命明显提高。而后我又大胆实践，调整砂料配比，降低硼酸加入量，用量如下：
  原炉衬砂料配比和硼酸加入量：（精制石英砂）原：
                          6-8#       50%         硼酸 3.0%
                        10-20#       15%
                        40-70#       20%
                          270#       15%
   改进后配比：（精制石英砂）
                          6-8#       25%
                        10-20#       20%
                        40-70#       15%
                       50-100#       15%
                          270#       25%       硼酸1.1-1.3%    （此放熔炼铸铁100多炉次）
   从表中可以看到硼酸明显的减少，使用效果明显提高。在熔炼A钢每一炉填加4块钢屑团（钢屑通过热扎制成团）一块约有30多公斤，铁屑中还有大量的氧化铁，氧化铁于石英砂了的硅发生很大的化学反应，使炉衬侵蚀严重，每4炉（一个班）侵蚀15-25毫米之间。就在这样的情况下仍能熔30多炉次以上。拆炉后发现缓冲层明显增厚，在5-20毫米之间。
   在生产QT450-10时将硼酸调到1.1-1.3%提高了270#石英粉用量（3）每一台炉熔炼100炉次以上。（4）并且加入球铁回炉料占料的20-30，由于回炉料里有稀土镁原术侵蚀炉衬仍在100炉次以上。缓冲层稳定在20-25毫米之间。
  三.结论
  实践证明：缓冲层随硼酸加入量（在保温层不变前题下）的增加而变薄，反之随硼酸的加入量降低缓冲层增厚。 硼酸加入量随熔炼材质的最高温度而减少，这样才会获得较好的炉龄，为取得很高的经济效益，要严格空制硼酸的加入是非常重要的。
   *       0.5吨坩埚式石英砂炉衬

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